地埋电缆故障测试系统组成部分及测试原理

电缆故障测试系统一、系统组成GD2138电缆故障定位测试系统适用于测试各种电缆，通信线和光纤。系统含以下设备：1.GD-2138主机2.GD-2132接收器3.射频感应跟踪棒4.电位差定位架5.音频听诊器和耳机6.接地插脚耳机GD-2138主机音频听诊器充电器接地插脚GD-2138电缆故障测试系统2GD-2132电位差定位架射频感应跟踪棒二、GD-2138测试主机GD-2138是电缆故障定位系统的测试主机。它可测量电缆故障距离，探测测试电缆及故障定位。1.可探测的电缆故障类型高阻闪络高阻泄漏高/低阻接地短路开路接触不良2.主要特点高测量精度，清晰度1M；GD-2138电缆故障测试系统3LCD屏，菜单显示，功能按钮，简单操作；不用烧穿就可探测高阻抗电缆故障；显示测试点与故障点之间的直接或相关距离；自动搜索拐点波，方便测量电缆距离；波形比较法探测不明故障；测试电缆波速可校准；保存，查看和打印测试数据和波形。3.主要参数输入电源：AC220V，内置充电电池最远测试距离：32km探测盲区：1m读数分辨率：1m冲击电压：0-15kV环境温度：0℃～＋40℃环境湿度：80%RH尺寸：750*570*1200mm重量：128kg.4.探测原理电缆故障的测试是基于电波在传输线中的传输时遇到线路阻抗不均匀而产生反向的原理。根据传输线理论，每条线路都有其一定的特性阻抗Zc，它由线路的结构决定，而与线路的长度无关。在均匀传输线路上，任一点的输入阻抗等于特性阻抗，若终端所接负载等于特性阻抗，线路发送的电流波或电压波GD-2138电缆故障测试系统4沿线传送，到达终端被负载全部吸收而无反向。当线路上任一点阻抗不等于Zc时，电波在该点将产生全反射或部分反射。反射的大小和极性可用反射系数P表示，其关系式如下：式中：Zc为传输线的特性阻抗Zo为传输线反射点的阻抗（1）当线路无故障时，Zo＝Zc，P＝0，无反射。（2）当线路发生断线故障时，Zo＝∞，P＝1，线路发生全反射，且反射波与入射波极性相同。（3）当线路发生短路时，Zo＝1，P＝－1，线路发生负的全反射，反射波与入射波相性相反。a.低压脉冲法LVPM（简称脉冲法）当线路输入一个脉冲电波时，该脉冲便以速度V沿线路传输，当行Lx距离遇到故障点后被反射折回输入端，其往返时间为T，则可表示为：V为电波在线路中的传播速度，与线路一次参数有关，对每种线路它是一个固定值，可通过计算和仪器实测得到。将脉冲源的发射脉冲和线路故障点的反射波以一显示器实时显示，并由仪器提供的时钟信号可测得时间T。因此线路故障点的距离Lx便可由（2）式求得。不同故障时的波形图如图1所示。P＝U反（反射波幅度）U入（入射波幅度）＝Zo－ZcZo＋Zc（1）2Lx＝VT（2）∴Lx＝12VTGD-2138电缆故障测试系统5对电缆的低阻性接地和短路故障及断线故障，及冲法可很方便地测出故障距离。但对高阻性故障，因在低电压的脉冲作用下仍呈现很高的阻抗，使反射波不明显甚至无反射。此种情况下需加一定的直流高压或冲击高压使其放电，利用闪络电弧形成瞬间短路产生电波反射。b.冲击高压闪络法IVFM（简称冲闪法）使用低压脉冲法时，很难辨别高阻故障的反射波，故要用到冲击高压闪络法冲击高压闪络法利用球隙产生冲击高压，探测高阻故障。当球隙放电，测试电缆故障点被击穿。其原理线路见图2所示，电波在故障点被短路反射，在输入端被L反射，在其间将形成多次反射。因电感L的自感现象，开始由于L的阻流作用呈现开路反射，随着电流的增加经一定时间后呈现短路反射。而整个线路又由电容C和电感L又组成一个L—C放电的大过程。因此，在线路输入端所呈现的波过程是一个近于衰减的余弦曲线上迭加着快速的脉冲多次反射波，如图3所示。从反射波的间隔可求出故障的距离。故障距离T+ΔT≥TTP=1断线故障P=-1短线故障P=0线路匹配无故障图1不同故障的反射波形Lx＝12V·TGD-2138电缆故障测试系统6其中ΔT为放电延迟时间。c.波形比较法波形比较法是脉冲法的一种特殊方法。其操作步骤是在障碍电缆中，找出一对良好线对，先按脉冲法测试其波形后，按照存储的操作步骤将此波形存储。然后再把障碍线对接在仪器的测试端口上，测得障碍波形。按照调出的操作步骤将良好线对的波形调出。显示屏则同屏显示出障碍线波形和良好线波形，比较两者的差异，即可确定故障。如图4所示。VAR3R2R1D本仪器被测电缆图2冲击高压法测试原理图CLT+ΔTT（a）波形全过程（b）扩展后的波形图3冲击高压法波形图（a）良好线对波形（b）故障线对波形断线故障回波终端回波接头回波发射脉冲图4比较法波形GD-2138电缆故障测试系统75.外观介绍射频输出端低压脉冲高压闪络电源输入充电器接地GD-2138电缆故障测试系统8高压输出打印机打印测试结果电压表显示脉冲电压电流表显示无线电频率信号电源开关仪器有2个电源开关，按上面的按钮可以进行定点和寻迹的测试，按下面的按钮可以进行距离的测试空开控制主回路电源及过流保护.键盘参照键盘的使用说明.功能开关选择操作模式：寻迹或定位输出阻抗根据测试电缆阻抗，选择输出电平.模式选择选择测试方法：低压脉冲法或高压闪络法增益调节旋钮调节脉冲幅度.充电指示灯电池进行充电时，该指示灯亮电源指示灯仪器通电时，指示灯亮.零位指示灯当调压器在零位时，指示灯亮高压指示灯高压启动时指示灯亮.启动按钮按下该按钮，高压回路接通.停止按钮按下该按钮，高压回路切断.升压按钮按下该按钮，开始升压.GD-2138电缆故障测试系统9降压按钮按下该按钮，开始降压.连续降压按钮按下该按钮，电压自动降到零射频输出端跟踪电缆和定位电缆故障。低压脉冲端口在低压脉冲的测试方法下，测量电缆故障的距离高压闪络端口在高压闪络的测试方法下，测量电缆故障的距离.电源输入AC220V/50Hz.充电端口当电池电压低时，通过此端口给仪器充电.高压输出输出脉冲电压接地端接大地6.键盘操作a.调节LCD对比度按+-增加或降低液晶屏对比度。b.调整测试电缆的长度范围默认范围是198M，每按一次范围键，长度范围双倍增加。c.输入波速默认速度是200m/μs,常见电缆对应波速见附表。。。如果波速不确定，请参照“”按波速键，到速度值。按◄，►键改变波速再次按波速键确认。d.发送测试脉冲GD-2138电缆故障测试系统10当使用低压脉冲法，按脉冲键发送低压脉冲来探测电缆故障；每按脉冲键，发送一次脉冲给测试电缆。如果长按脉冲键3秒钟，自动重复发送脉冲，直到按其他任意键才停止。e.菜单键（1）改变波形比例按菜单键，光标指到比例再按菜单键，光标直到比例值按菜单键，改变波形显示比例再按菜单键确认。（2）零位设置按菜单键，菜单激活。按►，指到零点。再次按菜单键改变零点值按◄►键移动光标再按菜单键确认，长度值为0.（3）保存波形按菜单键，菜单激活。按►两次到保存再按菜单键，保存现有波形。（4）读取波形按菜单键，菜单激活。GD-2138电缆故障测试系统11按►三次到读取.再按菜单键，查看已保存的波形。（5）日期设置按日期键，到日期值。按◄►更改日期值。再按日期键，到下一条项目。（6）打印按打印键，打印波形和测试数据。7.测试前的准备工作故障类型初步判断测试前对故障原因和种类的分析是很必要的。可选用通用仪表如欧姆表、兆欧表等结合现场情况和实际经验作初步分析判断。如果故障类型是开路，短路，接触不良或低阻接地，适合使用低压脉冲法。如果故障类型是高阻，适合使用冲击电压闪络法。如果故障类型不确定，可用波形比较法。波速校准当测试电缆波速不确定时，应校准波速。准备一根已知长度的标准两芯电缆，保证与被测电缆类型一致。连接标准两芯电缆到低压脉冲打开电源调到脉冲模式，“脉冲”模式会显示在显示屏右上角。GD-2138电缆故障测试系统12调整测量范围，大于或等于标准电缆。参照“调整测试电缆的长度范围”按脉冲键发送脉冲及接收反射波按►键，移动光标到反射波的起始端。如果反射波不轻易辨认，调整“增益”改变幅度，然后重新发送测试脉冲。改变波速直到测量长度等于测试电缆，记录数值备用。参照“输入波速”8.仪器的使用和故障测试方法a.低压脉冲法先不接测试电缆，将测试两芯线接入低压脉冲。如果故障是接地类型，黑色鳄鱼夹应接到测试电缆的地线。按下电源开关，调模式选择开关到脉冲模式。屏幕右上角会显示“脉冲”；输入测试电缆对应的波速。参照“输入波速”；将增益调到最大，按脉冲键发送测试脉冲，会得到反射波；观察屏幕上有无反射脉冲，若没有，按照“调整测试电缆的长度范围”的方法改变测量范围，每改变一档范围并观察有无反射脉冲，一档一档地搜索并仔细观察，至搜索到反射脉冲时为止。调整增益，再次发送测试脉冲，使反射波脉冲前沿最陡。按光标移动键“◄或►”三秒左右快速移动，光标自动移至故障回波的前沿拐点处自动停下，此时屏幕左上方显示的距离即为故障点到测试端的距离。GD-2138电缆故障测试系统13为了提高测量精度，按改变波形比例，将波形扩展，通过反射波的极性，可判断故障类型。b.冲击高压闪络法先不接测试电缆，将测试电缆芯线线接入高压输出端，用短路线将低压脉冲端和高压闪络端短接。将测试电缆护套接设备接地端及接地。根据测试电缆的电压等级调节球隙。出厂调整的球隙距离为0.25CM（约5kV）。测试过程中，用户可根据实际情况逐步调节球隙；（注意：当球隙逆时针调整，球隙逐步变大，反之，则变小。）球隙手柄按下电源开关。调整模式选择到闪络模式，屏幕右上方显示“闪络法”。输入测试电缆对应波速。按脉冲键，准备得到反射波。打开空开，电源指示灯亮。按“高压降”直到零位指示灯亮。按“开始”键，高压指示灯亮。按“高压升”升压，直到故障被击穿或球隙开始放电。当屏幕上显示反射波，按“高压降”直到零位指示灯亮。然后按“停GD-2138电缆故障测试系统14止”，高压指示灯灭。试验完成。试验结束后，高压表仍然显示电压。等待电压表上电压显示5kV以下，顺时针调节球隙手柄直至球隙距离为零。然后将放电棒钩住测试电缆芯线。（注意：当电压表显示零时，才可拆线。）辨认反射波，将入射波前端设置为零（参照“零位设置”），并按◄►键移动光标到反射波前段，则屏幕左上方显示的长度即为故障距离。为了提高测量精度，按改变波形比例，将波形扩展。接地端注意:高压危险，请注意！注意：当电缆为高阻故障时，建议使用冲击电压闪络法。因此方法有可能损害测试电缆，不要任意使用。c.波形比较法先不接测试电缆，将标准两芯线接入2138的输出端，根据“低压脉冲法”得到正常波并按照“保存波形”的方法保存波形。接两芯故障电缆，通过低压脉冲法得到测试波。载入保存的波形，参照“读取波形”。被测电缆GD-2138电缆故障测试系统15比较两次的波形，找出故障点。9.充电当内置电池电量低，设备会自动断电。此时，有必要对设备充电。如果此设备长时间不用，请定期充电。充电线一端接入设备，另一端接AC220V，50Hz电源，电池自动充电。充电时间最好为8小时。10常用电缆线的传播速度表（仅供参考）单位：m/μs电缆名称型号规格测试线对传播速度高缆通讯电缆HEQ－2527×4×1.2＋6×0.9本对芯线间232m/μs其它240～244m/μsHEQ－2521×4×1.2本对芯线间248/μsHDYFLE22－156本对芯线间224m/μs对其它芯线230m/μs低频通讯电缆HEQ212×4×12本对芯线间240m/μs其它248m/μs油浸通讯纸绝缘铅包电力电缆ZUQ6KV3×703×150芯一芯160m/μs聚氯乙绝缘电力电缆VLZ3×120＋1×351KV3×50＋1×16芯一芯178m/μs聚氯乙稀绝缘电力电缆VKV201KV3×50芯一芯172m/μs中型同轴电缆4×2.6/9.4芯一屏蔽283m/μs小型同轴电缆4×1.2/4.4芯一屏蔽274m/μs市话电缆0.5×50芯一芯196m/μs0.4芯一芯190m/μsGD-2138电缆故障测试系统160.32芯一芯182m/μs明线芯一芯288m/μs三、GD-2